洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征

为探寻洱海流域合理的施肥方式,减少氮肥的氨挥发损失,采用"密闭室间歇通气法",研究了不同氮肥类型及施氮量对稻田氨挥发规律、氨挥发累积量及水稻产量的影响,并探究了影响氨挥发排放的因素。研究结果表明:稻田氨挥发主要发生在施肥后2～5 d内,穗肥期氨挥发损失占比最大为19.04%～33.00%,其次分蘖肥期损失为7.18%～15.72%,基肥期损失最少为4.89%～7.76%。不同施肥处理中常规施肥(CF)、化肥减量20%(T1)、单施有机肥(T2)、有机肥与化肥配施(T3)、考虑当季25%矿化率单施有机肥(T4)、考虑当季25%矿化率有机肥与化肥配施(T5)和单施控释肥(T6)的氨挥发累积量分别为42.52、22.73、11.71、15.12、38.24、25.95 kg·hm~(-2)和18.44 kg·hm~(-2)。等量施氮条件下不同肥料类型氨挥发损失占比大小为尿素控释肥有机肥+化肥有机肥。不同施氮量条件下,施氮量越大氨挥发累积量越大,且氨挥发速率与田面水NH4+-N浓度呈正相关性。综合稻田氨挥发累积量及水稻产量,在洱海流域典型农区水稻种植中,有机肥与化肥配施(25%当季矿化率)、化肥减量施用(20%)以及控释肥施用是3种较优的环境友好型施肥方式。     

化肥配施有机肥对早稻产量及稻田氮素归趋的影响

为量化有机无机肥料配施条件下稻田氮素的归趋,明确施肥的经济效益和环境效应,采取田间动态监测与室内化学分析相结合的方式,研究了在等氮条件下(120 kg·hm-2)以鲜猪粪(PM)、沼液沼渣(BF)、猪粪堆肥(PC)、绿肥(GM)替代20%化肥及单施化肥处理(CF)稻田挥发性氮、径流氮、N2O等氮素损失的变化规律,以及各处理水稻产量及地上部吸氮量的差异,结合稻田氮素平衡以明确氮素来源和去向及其数量。结果表明:施肥是氮输入的主要来源,占比约为47%;植物吸收利用是氮输出的主要部分,占氮素输入量的47%～57%;各处理氨挥发排放通量、径流总氮(TN)损失量、N2O累积排放量分别占施氮量的4%～6%、16%～23%、16%～20%;与单施化肥相比,配施有机肥降低了稻田氨挥发累积排放量,减少了径流损失氮量,增加了地上部吸氮量,有利于水稻增产稳产;其中BF、PC处理氨挥发累积排放量均降低21%,PM、BF处理径流损失氮量显著减少33%、29%(p 0.05),PM处理水稻产量最高(为5468kg·hm-2),增产8%,地上部吸氮量最高(为137kg·hm-2),增幅为14%;PM处理氮素表观损失和氮盈余均最低,BF处理次之。综合水稻产量和环境效益来看,施氮量为120kg·hm-2时,以鲜猪粪和沼液沼渣等有机肥替代20%化肥是可行的。     

沼液在稻田的精确施用及其环境效应研究

为探究沼液在稻田中的适宜用量,通过田间试验,研究不同氮素水平的沼液(0、90、157.5、225、292.5、562.5 kg·hm~(-2))对水稻产量、氮素利用率、田面水无机氮动态变化、土壤残留无机氮以及稻田氨挥发的影响。结果表明,水稻籽粒产量随沼液氮素施用量的变化符合线性加平台模型,沼液在水稻种植中的最佳氮素施用量为213.9 kg·hm~(-2);施用沼液显著增加了田面水铵态氮浓度,施用沼液3 d后,田面水铵态氮浓度迅速降低,而田面水硝态氮初始浓度无明显变化;稻田氨挥发总量随沼液氮素施用量的增加而显著增加,且主要集中在沼液施用后的一周内,氨挥发所引起的氮素损失占沼液氮素量的14.52%~17.64%;等氮量施用的沼液和化肥相比,水稻产量、氮素利用率、氮素农学生产率和土壤残留无机氮均无显著差异,而单位稻谷产量的氨挥发量显著降低22.6%。由此可见,稻田合理施用沼液具有较好的经济效益和环境效益。     

化肥有机肥配施对盐渍化土壤氨挥发及玉米产量的影响

针对河套灌区无机氮肥过量施用造成的环境问题,通过探究有机氮替代部分无机氮肥对田间土壤氨挥发的影响,确定盐渍化农田适宜的有机无机氮肥配施用量。于2018年进行田间试验,选取轻度(0.45～0.68 dS·m~(-1))和中度(1.04～1.40 dS·m~(-1))盐渍化农田,以纯施氮量240 kg·hm~(-2)为相同施氮总量进行有机无机氮肥配施,分别设置5个施肥处理:单施化肥、3/4氮由化肥提供+1/4氮由有机肥提供、1/2氮由化肥提供+1/2氮由有机肥提供、1/4氮由化肥提供+3/4氮由有机肥提供、单施有机肥,依次记为U_1、U_3O_1、U_1O_1、U_1O_3、O_1。另外设置空白对照处理(CK),探究不同有机无机氮肥配施量对盐渍化玉米农田土壤氨挥发速率、氨挥发损失量及产量的影响。结果表明:土壤盐分随着有机氮肥施用量增加呈先降后升的趋势;各肥料配施处理追肥后氨高挥发期较施入基肥后明显延长,导致同一处理轻、中度盐渍化土壤追肥后氨挥发损失量较施入基肥后分别高出22.15%～64.03%和14.34～40.66%;同一处理在中度盐渍化土壤上的氨挥发总量较轻度盐渍化土壤高出8.35%～16.46%;土壤氨挥发损失量与有机肥施入比例、土壤盐分之间呈显著二元二次非线性回归关系,分析回归方程各系数可知,适当增大有机肥施入比例可以降低土壤氨挥发,而增加土壤盐分则会使土壤氨挥发增大,增施有机肥和土壤盐分之间会产生共同降低氨挥发损失的效应;有机肥替代部分化肥可提高玉米产量,轻、中度盐渍化土壤U_1O_1处理玉米产量分别较U_1处理高出12.63%和17.05%。在轻度和中度盐渍化土壤上,综合氨挥发损失量及玉米产量,处理U_1O_1既能保证高产,又能显著降低氨挥发损失,故推荐该处理为当地适宜肥料配施模式。     

连续施用猪粪有机肥的高产稻田氮磷钾径流流失特征

采用大田小区试验,以南粳44为供试材料,设计不施肥(CK)、常规化肥(氮磷钾,NPK)、高量猪粪有机肥(150%PM)共3个处理,研究连续施用高量猪粪有机肥对水稻产量及农田养分地表径流流失的影响。结果表明,150%PM处理水稻产量最高,较常规化肥处理提高6. 28%;稻田地表径流水总量为1 708 m3/hm~2;常规化肥处理稻田氮、磷、钾地表径流流失总量分别为10. 07、0. 30、3. 10 kg/hm~2,流失率分别为2. 93%、0. 18%、0. 28%;虽然150%PM处理降低了稻田氮素地表径流流失总量和流失率,但极显著增加了磷、钾地表径流流失总量和流失率,分别达到常规化肥处理的14. 4、8. 3倍和4. 4、29. 3倍。表明在本研究条件下,施用猪粪有机肥氮达到常规化肥1. 5倍可实现有机水稻高产,但会大量增加稻田地表径流流失磷钾总量。     

渭北旱地麦田配施有机肥减量施氮的作用效果

为了探讨陕西渭北旱地冬小麦有机无机配施的减氮效应及机理,于2011年10月至2014年6月在陕西省渭南市白水县进行了连续三年的田间小区定位试验,探究不同氮肥用量(0、75、150、225、300 kg N·hm~(-2))与有机肥(猪粪30 t·hm~(-2))配施对冬小麦产量、氮肥利用率(NUE)、土壤硝态氮残留及土壤养分的影响,明确当地最适宜的有机无机配施比例。结果表明:有机无机配施处理的产量、地上部吸氮量和NUE较单施化肥处理分别提高6.9%、29.3%和34.3%,且以有机肥与150 kg N·hm~(-2)氮肥配施处理效果最佳;有机无机配施显著改善0~20 cm土壤养分状况,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别较单施化肥处理提高6.1%、8.2%、90.4%和94.8%,但当施氮量大于150 kg N·hm~(-2)时,配施有机肥显著增加0~200 cm硝态氮残留量(43.7~188.8 kg·hm~(-2)),加大硝态氮淋溶风险;有机肥分别与75、150 kg N·hm~(-2)氮肥配施相比单独施用150、225 kg N·hm~(-2)氮肥处理在产量上无显著差异,却显著提高了NUE(27.4%和45.3%),并降低60 cm土层以下硝态氮含量。综合上述研究结果,在渭北旱地冬小麦生产中,在有机肥(猪粪)30 t·hm~(-2)的基础上配施75~150 kg N·hm~(-2)的氮肥(有机氮∶无机氮=1∶0.46~0.91),可以保证小麦高产优质,并降低氮素淋溶风险。     

氮掺杂碳纳米子施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

为明确氮掺杂碳纳米粒子(N-CNPs)在田间条件下对单季稻田氮素径流和渗漏损失的影响,采用田间小区实验,对不同用量N-CNPs和双氰胺(DCD)配施尿素时稻田径流液和渗漏液中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO-3-N)的动态和损失总量进行研究。结果表明:与单独施用尿素(Urea)处理相比,N-CNPs配施尿素能降低稻田径流NH_4~+-N浓度和渗漏液中NO-3-N浓度;基肥后第1次自然降雨产流时,15‰N-CNPs处理径流液中NH_4~+-N浓度较Urea处理降低30.33%,基肥后第7 d渗漏液中NO-3-N浓度较Urea处理降低了27.22%。在水稻全生育期内,15‰N-CNPs处理径流总氮损失量为8.15 kg·hm~(-2),占该处理总施氮量的4.08%,较Urea处理减少2.04 kg·hm~(-2),降幅达到20.02%;TN渗漏总量为16.59 kg·hm~(-2),占施氮总量的8.30%,较Urea处理减少8.83 kg·hm~(-2),降幅达到34.73%,其径流和渗漏TN损失量较5%DCD处理分别降低5.67%和15.70%。研究表明,尿素配施N-CNPs能显著减少稻田氮素径流和渗漏损失,达到提高氮肥利用效率、控制农田非点源污染范围和强度的目的。     

猪粪施用对成都平原稻季氨挥发特征的影响

采用通气法开展田间小区原位监测试验,分别设置对照、常规化肥、猪粪和化肥配施、单施猪粪等7个处理,探讨不同比例猪粪施用对稻田氨挥发特征及环境、效益的影响.结果表明,氨挥发通量在施肥后的第2 d达到峰值,然后迅速下降,氨挥发主要集中在施肥后的1周左右.在整个监测期间,氨挥发平均通量为2.87~5.89 kg·hm^-2·d-1,氨挥发累积量为43.72~87.38 kg·hm^-2,占氮肥施用量的24.27%~29.17%;猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理能降低氨挥发累积量4.21%~16.74%,猪粪和化肥配施也有效降低了田面水铵态氮和硝态氮浓度,单施过量猪粪则促进了氨挥发;氨挥发通量与田面水铵态氮浓度呈明显线性正相关.猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理稻谷增产196~779 kg·hm^-2,同时猪粪的施用也降低了稻田肥料投入成本,有效提高了农民纯收入.综合环境及经济效益,化肥+猪粪50%处理的猪粪投入量最佳,稻田猪粪消纳量为13 264.54 kg·hm^-2,生猪承载量为20.19头·hm^-2.     

有机肥在化肥减量化技术上的应用研究与试验示范

为探讨有机肥在化肥减量化技术上的应用,以传统施肥为对照,设置化肥减量增施有机肥的6个处理,分析不同量有机肥替代化肥对玉米生长及产量影响的差异。结果表明,施肥能显著改善玉米的农艺性状、经济性状,提高玉米产量,增加肥料效益,增产顺序依次为30%的有机肥配施70%的化肥处理(CF+M1)施用100%普通化肥处理(CF)80%的有机肥配施20%的化肥(CF+M3)50%的有机肥配施50%的化肥(CF+M2)施用100%的有机肥(CF+M4,CK2);减少30%～80%的当地常规化肥施用量情况下,配施4 500～12 000 kg/hm~2的有机肥不仅可使玉米产量达到或略低于施用化学肥料的玉米产量,对玉米的稳产也具显著作用,有机肥替代化肥配施30%比例的玉米产量、肥料效益和产投比最高,既经济又环保。     

不同比例猪粪有机肥配施对稻穗不同部位氮含量分布的影响

[目的]探讨施用猪粪有机肥对稻穗不同部位籽粒氮素积累的影响,为提高水稻肥料利用率和畜禽粪便的资源化利用提供参考依据.[方法]以赣晚籼37号为材料,在水稻施纯N 180 kg/ha,N:P2O5:K2O=3:1:2.5的情况下,比较并分析全施化肥(NPK)、低量猪粪配施化肥(F7M3,即70%化肥配施30%猪粪)、中量猪粪配施化肥(F5M5,即50%化肥配施50%猪粪)和高量猪粪配施化肥(F3M7,即30%化肥配施70%猪粪)等处理的枝梗籽粒氮含量、穗位籽粒氮含量、稻穗氮含量、水稻籽粒吸氮量及其与水稻产量的关系.[结果]配施猪粪有机肥能有效降低水稻一次、二次枝梗籽粒氮含量,且随猪粪有机肥配施量的增加,穗位籽粒氮含量也呈降低趋势,其中F3M7处理上、中、下部的籽粒氮含量较NPK处理分别显著降低11.6%、11.9%和9.1%(P<0.05,下同).增施猪粪有机肥能促进水稻产量增加与稻穗氮含量下降,与NPK处理相比,猪粪配施处理的稻穗氮含量显著下降5.7%~10.1%,水稻产量增加4.3%~14.1%,但猪粪有机肥配施处理的水稻籽粒吸氮量与NPK处理无明显差异,均在92.0 kg/ha左右.[结论]猪粪有机肥与化肥配施能有效影响稻穗不同部位的氮含量,合理利用有机肥资源有利于水稻的高产稳产.     

不同水氮运筹模式对田间土壤氨挥发及春玉米籽粒产量的影响

为了减少氨挥发带来的氮素损失和面源污染,寻求一种节水、节肥、稳产的水氮运筹模式,研究分析了氨挥发规律及春玉米籽粒产量对不同水氮运筹模式的响应。试验采用裂区设计,共15个处理。主区为灌水定额,设置3个水平,分别为525、750、975 m~3·hm~(-2);副区为施氮量,设置5个水平,分别为0、80、160、240、320 kg·hm~(-2)。于2014、2015年连续两年进行田间试验。采用通气法采集田间氨挥发量,并计算氨挥发速率、氨挥发损失量及损失率。结果表明:2014、2015两年同一处理追肥后的氨挥发速率峰值均大于该处理施入基肥后的氨挥发速率峰值,追肥后氨挥发速率峰值比施入基肥后的氨挥发速率峰值分别高出63.31%和62.06%。施氮量、灌水定额以及两者的交互作用均对NH_3-N损失量具有极显著影响,三者对田间土壤NH_3-N损失量的影响表现为施氮量灌水定额两者的交互作用。2014、2015两年各施氮处理施入基肥后平均NH_3-N损失量为5.71~13.95 kg·hm~(-2),追肥后平均NH_3-N损失量为8.70~18.66 kg·hm~(-2)。2014年各施氮处理NH_3-N总损失量为13.90~32.21 kg·hm~(-2),2015年各施氮处理NH_3-N总损失量为15.45~32.99 kg·hm~(-2)。处理W2N3(灌水定额750 m~3·hm~(-2),施氮量240 kg·hm~(-2))既能节水、节肥,又能保证获得高产,同时显著地降低了NH_3-N损失量,故推荐该处理为适用于当地的最优水氮运筹模式。     

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理(尿素、秸秆还田和缓控释肥)在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明:农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。     

化肥减量替代对华北平原小麦-玉米轮作产量及氮流失影响

为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm~(-2)的条件下,单施化肥(RF)和10%比例沼液替代(RFM)不会降低小麦和玉米产量。相较于CON处理的氮素年均盈余量218.1 kg·hm~(-2),RF和RFM处理氮盈余量分别显著降低了66.7%和55.9%。CON处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别为33.70 mg·L~(-1)和22.01 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别降低了31.45%和30.58%,而RFM处理分别降低了40.65%和43.39%。试验期间径流产流只发生2次,氮素淋溶发生次数和氮损失量远高于径流损失,因此淋溶是氮素流失的主要途径。CON处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别为23.0 mg·L~(-1)和0.095 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别降低了32.9%和30.5%,而RFM处理分别降低了45.5%和50.5%。由于施肥量较高,CON处理氮淋溶表观流失率为4.19%,而RF和RFM处理氮淋溶表观流失率分别降低了2.86%和20.76%。NO_3~--N是氮素流失的主要形态,分别占淋溶和径流总氮流失量的66.3%和73.3%,其与总氮流失变化趋势一致。综上,化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下,是降低氮素流失的有效措施。     

不同施肥方案对华南地区菜心种植氨挥发损失的影响

为探明华南地区菜心种植过程中土壤的氨挥发损失规律,提出兼顾减少氨挥发且保证菜心产量的施肥方案,以广州市黄埔区菜地为研究对象,以菜心为试验材料,设置氮肥施用量处理为A组,设定A0（不施氮肥）、A1（337.5 kg·hm^-2）、A2（200 kg·hm^-2）、A3（140 kg·hm^-2）共计4种施氮水平;同时,设置施肥方式处理为B组,分别为沟施覆土（B1）、表面撒施（B2）和撒施后灌水（B3）共3组氮肥施用方式,开展正交试验。采用通气法对菜心菜地进行田间原位氨挥发测定,成熟期调查菜心产量。研究了不同施肥方案下土壤氨挥发情况和不同施肥方案对菜心产量的影响。结果表明：菜心种植过程中的氨挥发主要来自追肥,菜心追肥期间氨挥发量占全生育期氨挥发总量的60%~81%。氨挥发量与施氮量呈正比;不同施氮量在施肥初期,氨挥发速率均较高;相同施氮水平下氨挥发累积量呈现出表面撒施>沟施覆土>撒施后灌水。各施氮处理下,菜心产量无显著差异。研究表明,采用沟施覆土的施肥方式同时减少30%的施氮量对华南地区菜心产量无显著影响,但较常规施氮处理组A2B1和A2B2分别可减少氨挥发损失5.9 kg·hm^-2和29.3 kg·hm^-2。     

秋闲期沼液施用对黑土区土壤氮素损失的影响

为探讨非种植期施用沼液的可行性,采用喷施加深翻及注施方式于2018年10月和2019年10月将不同氮素替代量的沼液施于东北黑土中,研究了黑土区作物收割后（秋闲期）沼液施用对玉米土壤有机质含量的影响,考察了黑土区玉米土壤铵态氮挥发和铵态氮及硝态氮淋溶特性。结果表明：沼液施用能够增加土壤有机质含量,注施沼液对土壤有机质的升高幅度要高于喷施处理。秋闲期在低温条件下以喷施加深翻的方式施用沼液能够减少土壤氨挥发量。秋闲期当喷施氮素替代量在135 kg·hm^-2·d^-1以下时可以施用沼液,此时未发生铵态氮和硝态氮淋溶风险,而采用注施方式时,即使沼液氮素替代量为90 kg·hm^-2·d^-1时仍有潜在发生铵态氮淋溶的风险。两年试验结果初步表明,黑土区秋闲期采用合理的氮素替代量及施用方式施用沼液是可行的。     

速效氮与缓控释氮配比一次性侧深施对双季稻产量、氮素利用率及氮素损失的影响

为探究在机插同步一次性侧深施肥作业方式下的速效氮与缓控释氮合理配比,保证水稻产量,提高肥料利用率,降低氮素流失,实现水稻的清洁化生产,采用田间小区试验,设置7个处理,分别为CK:不施肥,T1:农民习惯施肥(施N量早稻150 kg·hm~(-2),晚稻165 kg·hm~(-2)),T2～T6:机插同步一次性侧深施肥(施N量早稻105 kg·hm~(-2),晚稻132 kg·hm~(-2)),其中T2～T6处理的缓控释氮分别占总氮的0%、10%、20%、30%、40%。结果表明:在早稻季,各处理间产量差异不显著;晚稻季,T3～T5处理的产量间差异不显著,T6处理产量显著低于T4和T5处理;与T1处理相比,T2～T6处理的氮肥吸收利用率提高了8.08～14.10(早稻)个和6.68～26.61(晚稻)个百分点。与T2处理相比,早、晚稻T3～T6处理氨挥发累积量分别降低了5.20%～38.20%、29.41%～35.60%,田面水总氮平均浓度下降了20.90%～38.22%、7.39%～29.14%,田面水铵态氮平均浓度降低了26.26%～46.09%、42.57%～45.61%,其中T4处理早、晚稻不减产,肥料吸收利用率达到37.93%(早稻)、61.32%(晚稻),氨挥发累积量、田面水总氮平均浓度和铵态氮平均浓度分别下降37.00%、30.48%、31.88%(早稻),35.58%、12.88%、52.58%(晚稻),综合效果最好。研究表明,在湖南双季稻生产中,采用机插同步一次性侧深施肥作业方式,缓控释氮占总氮的20%较为合适。     

粪肥增施对水稻产量和氮素利用效率的影响

为探究不同用量粪肥增施对水稻生产的影响,在等氮施用化肥的基础上开展盆栽试验,通过系统分析水稻产量、氮素利用效率、水稻收获后土壤理化性质等指标,以及水稻叶片叶绿素相对含量（SPAD值）、田面水无机氮素浓度的动态变化特征,对粪肥增施的最佳用量进行了研究。结果表明：在施用尿素（192.8 kg·hm^-2,以N计）的基础上,增施0.75倍粪肥（相当于增施N 115.1kg·hm^-2）的效果最佳,秸秆产量、籽粒产量、穗数、分蘖数、株高、秸秆吸氮量和籽粒吸氮量等指标均达到最高,与单施尿素相比,分别提高36.2%、46.4%、12.1%、16.1%、0.7%、48.5%和56.3%;氮素利用指标（氮素利用率、氮肥贡献率、氮肥农学效率和土壤氮素依存率）得到显著优化（P<0.05）;追施穗肥后田面水中铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的平均浓度分别下降10.4%和10.3%,表明适量增施粪肥会有效降低田面水中氮素的流失风险。另外,增施粪肥对土壤养分含量具有促进作用,其中土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和铵态氮含量随粪肥增施量的增加而提高。研究表明,在施用化肥基础上增施0.75倍粪肥,可最大程度实现水稻增产和氮素利用效率的提升,同时降低氮素流失风险。研究结果可为水稻生产中有机无机肥配施比例的确定提供参考。